DlaBoard_A — 技术说明（中文版）

MCU： STM32F407（STM32CubeMX + HAL）
来源： 应用层逻辑自 DlaCart（STM32F103，vision-follow-car MCU 部分）迁移而来。与 Jetson 的 22 字节帧协议及 VGUS 串口屏交互与 DlaCart 保持一致（除非本文另有说明）。

1. 概述

DlaBoard_A 实现与 DlaCart 同级的高层行为：

能力	说明
工作模式	手动、遥控、训练（向主机周期上报）、跟随（接收主机指令）。
模式来源	仅串口屏（VGUS） — 变量地址 `0x05A1` 及 `screen.h` 中 `SCREEN_KEY_MODE_*` 键值。没有单独的「模式」GPIO 组。
档位 PRND	四路数字量输入（按下接地为低）。屏上 `0x05E1` 亦可选档；物理开关与屏可并存，GPIO 消抖后更新档位并可 `Screen_SetGear()` 回写屏。
Jetson 链路	USART1，115200 8N1，22 字节二进制帧，CRC16-MODBUS（与 DlaCart 相同）。
串口屏	USART2，9600 8N1，VGUS 风格 `0x82` / `0x83`（`screen.c`）。波特率与 VGUS 屏出厂值一致，CubeMX `.ioc` 已固化为 9600。

DlaCart 上的 OLED（SSD1306）在本板未纳入工程。

2. 硬件 / 引脚分配

以外设实例为准，与 DlaBoard_A.ioc 及 stm32f4xx_hal_msp.c 一致。下表为迁移固件 设计目标 接线说明。

完整 IO 与外设参数表（逐引脚、波特率、定时器分频、NVIC、Cube 预留脚）：见同目录 DlaBoard_A_MCU_IO_CN.md。

功能	外设 / 引脚	说明
Jetson	USART1（常见 PA9 TX / PA10 RX）	RX 中断中调用 `TrainUART_ReceiveISR()`。
VGUS 屏	USART2（常见 PD5 TX / PD6 RX）	`Screen_ReceiveISR()` + `HAL_UART_IRQHandler`。
CAN（转向伺服）	CAN1（PB9 TX / PB8 RX）	`MX_CAN1_Init` USER 区：滤波器 + `HAL_CAN_Start()`；`servo_can.c` 使用 `hcan1`。
电机 PWM	TIM1 CH1 / CH2	如 PA8、PE11 等以 Cube 为准；`motor_control.c` 驱动 `htim1`。
遥控 PWM 输入（转向 / 油门摇杆）	TIM3 CH3 / CH4	转向=CH3（PC8）、油门摇杆=CH4（PC9）；`rc_input.c`（`RC_STEER_CHANNEL=TIM_CHANNEL_3`/`RC_DRIVE_CHANNEL=TIM_CHANNEL_4`）使用 `htim3`。捕获分发见 `tim_capture.c`。
轮速 FG	TIM2 CH3 / CH4	PA2 / PA3，板上 100Ω 串接 + 10kΩ 下拉到 GND。`wheel_speed.c` 在 `htim2` 上以上升沿计数；`Board_TuneTimersForCart()` 把 `ICFilter` 设为 8 抑制毛刺。
加速踏板	ADC1 IN9（PB1）	初始化末段设为连续转换、踏板通道；`Battery_GetLevel()` 会短暂切通道后恢复。
电池电压	ADC1 IN11（PC1）	见 §6.2。
档位 P/R/N/D	GPIOD 输入	PD0=P，PD1=R，PD3=N，PD4=D — 宏见 `board_inputs.h`；低有效，Cube 中配置上拉。
刹车开关	GPIOE PE2、PE3	上拉输入，低=按下；用于训练帧刹车位等逻辑。
原车继电器（停转 / 倒车 / 刹车缸等）	固件中未接具体引脚	`board_relays.c` 为占位，硬件确定后在此实现。

2.1 定时器分频（运行时调整）

DlaCart_AppInit() 内 Board_TuneTimersForCart()（dla_cart_app.c）在 Cube 初始化之后写入：

TIM1： 约 1 kHz PWM 时基（168 MHz 定时器时钟 / 168 / 1000）。
TIM2 / TIM3： 计数 1 µs（APB1 定时器时钟 84 MHz / 84），用于输入捕获脉宽与轮速脉冲。

若修改系统时钟或 APB 分频，需重新核算上述 PSC/ARR。

3. 软件架构

3.1 主流程

main.c：Cube MX_* 初始化后调用 DlaCart_AppInit()，主循环中调用 DlaCart_AppLoopIteration()。
dla_cart_app.c：与 DlaCart 等价的状态机（g_steering_mode、g_servo、档位、跟随指令、转向/电机/训练发送等）。
dla_cart_loop.inc：主循环体（#include 便于维护）；PRND 读脚使用 board_inputs.h 宏。

3.2 模块一览

模块	文件	作用
训练/跟随串口	`train_uart.c/h`	组帧发送、RX 环形缓冲、`TrainUART_PollFollowCmd()`。
串口屏	`screen.c/h`	VGUS 收发、心跳、键值/地址解析。
转向 CAN	`servo_can.c/h`	伺服指令集（`0x64+id`）；`hcan1`。
FOC 驱动 CAN	`foc_can.c/h`	`0x210` 下发驱动请求 / `0x211` 收状态 / `0x212` 收母线遥测；含 UART 台架测试 CLI（FOC/BRAKE/RC?）。
刹车 CAN	`brake_can.c/h`	`0x220` 下发刹车命令给刹车板 DlaCart_v2.1（脉冲式电动刹车）。
遥控 PWM	`rc_input.c/h`	TIM3 输入捕获，CH1 转向、CH2 油门摇杆。
电机 PWM	`motor_control.c/h`	TIM1 双通道占空比（行走已改 FOC CAN，本地 PWM 保持停机）。
轮速	`wheel_speed.c/h`	TIM2 双通道脉冲，500 ms 窗口 → 0.1 km/h（FOC rpm 不新鲜时的回退）。
捕获分发	`tim_capture.c`	`HAL_TIM_IC_CaptureCallback` → RC 或轮速。
电量	`board_battery.c/h`	IN11 采样并恢复 IN9；返回 0–4 供屏显示。
板级输入说明	`board_inputs.h`	PRND 引脚宏；注释说明模式仅来自屏。
继电器占位	`board_relays.c/h`	原车停转/倒车继电器，待接 GPIO。刹车不在此（见 `brake_can`）。
模式枚举	`steering.h`	`MODE_MANUAL` / `REMOTE` / `TRAINING` / `FOLLOW`。

3.3 中断（`stm32f4xx_it.c`）

中断	行为
USART1	仅 `TrainUART_ReceiveISR()`（与 DlaCart 一致，不经 `HAL_UART_IRQHandler` 收字节）。
USART2	`Screen_ReceiveISR()` 后 `HAL_UART_IRQHandler(&huart2)`。
TIM2	`HAL_TIM_IRQHandler(&htim2)` — 轮速。
TIM3	`HAL_TIM_IRQHandler(&htim3)` — 遥控捕获。

NVIC：TrainUART_Init、Screen_Init、WheelSpeed_Init、RC_Input_Init 内使能。

4. 通信协议

CAN 总线（伺服 / FOC / 刹车）的字节级权威定义见同目录 01_CAN接口规范_CN.md，本节只列要点。全总线 1 Mbps 经典帧；控制板 hcan1 滤波器全收进 FIFO0，主循环 while 排空逐帧分发。

4.0 CAN 概览

ID	方向	名称	模块
`0x210`	控制板→FOC	驱动请求（油门‰/转向‰/flags/档位/seq/timeout）	`foc_can.c`
`0x211`	FOC→控制板	行走状态（health/双轮rpm/echo/valid+gear）	`foc_can.c`
`0x212`	FOC→控制板	母线遥测（VBUS mV + 母线电流 cA），供屏显	`foc_can.c`
`0x220`	控制板→刹车板	刹车命令（apply/seq/timeout/0x42）	`brake_can.c`
`0x64+id`	控制板↔伺服	转向伺服指令/反馈	`servo_can.c`

刹车意图 foc_brake（FOC 与刹车板同源）：跟随取上位机 brake；否则刹车开关(PE2/PE3) 或 P 档或撤防任一成立。UART BRAKE 1/0/OFF 为测试旁路。

4.1 Jetson ↔ MCU（USART1）

与 DlaCart 完全一致：

22 字节、小端、SOF 0xAA 0x55，CRC16-MODBUS 覆盖字节 [2..19]。
MCU→主机： 如 0x01 训练状态、0x02 跟随就绪、0x05/0x06 手动/遥控通知、 0x07 采集(SLAM)上报（基础行驶数据；与训练 0x01 分流，便于 Jetson 区分用途）。
主机→MCU： 0x10 跟随控制（转角、油门参考、刹车）。

采集 vs 训练：两者均为 22 字节帧、字段相同，仅 TYPE 不同（训练 0x01 供自动驾驶训练，采集 0x07 供 SLAM）。IMU 字段为后续帧扩展——当前 22 字节帧仅 [18:19] 2 字节预留，容不下 IMU，待板载 IMU 驱动 + Jetson 帧格式约定后加长。

完整字段表、CRC 说明、Python 示例见同级目录 DlaCart 文档：

../DlaCart/docs/DOCUMENTATION.md（第 5 节）
../DlaCart/docs/TRAINING_PROTOCOL.md

4.2 VGUS 串口屏（USART2）

写变量：0xA5 0x5A + 长度 + 0x82 + 地址 + 数据（screen.c）。
读变量 / 触摸键值：0x83 在 Screen_RxByte() 中解析。
常用地址：SCREEN_ADDR_MODE（0x05A1）、SCREEN_ADDR_GEAR（0x05E1）、SCREEN_ADDR_SPEED（0x05C1）等 — 见 screen.h。
VBUS 屏显地址：母线电压 SCREEN_ADDR_VBUS_VOLT=0x05EC（0.1V/字）、母线电流 SCREEN_ADDR_VBUS_CURR=0x05F0（0.1A/字，含符号）。数据来自 FOC 0x212 遥测。
模式键值：手动 0x0010、遥控 0x0008、训练 0x0004、跟随 0x0002、自动 0x0001、 采集 0x0020（同在 0x05A1，仅键值不同）。

5. 工作模式与档位（澄清）

概念	来源
工作模式（手动/遥控/训练/采集/跟随）	仅串口屏（`SCREEN_ADDR_MODE` + `SCREEN_KEY_MODE_*`）。无模式专用 GPIO。
档位 PRND	四路 GPIO（`board_inputs.h` 中 GPIOD 引脚）+ 可选屏上 `SCREEN_ADDR_GEAR` 键值。

采集模式（SCREEN_KEY_MODE_COLLECT=0x0020）：行为与训练一致（伺服不使能、读转向角、可驾驶），但 20ms 上报 TYPE_COLLECT(0x07) 帧给 Jetson 做 SLAM，与训练 TYPE_CTRL(0x01) 分流，避免两功能混用。IMU 字段待扩展（见 §4.1 注与 §8）。

6. ADC

6.1 踏板（IN9 / PB1）

MX_ADC1_Init USER 区在首次配置后设为 连续转换、通道 ADC_CHANNEL_9。主循环用 HAL_ADC_GetValue(&hadc1) 做踏板映射（与 DlaCart 相同粗阈值：原始值约 1100–3100 对应 0–1000 需求）。

6.2 电池（IN11 / PC1）

board_battery.c 中 Battery_GetLevel()：

停止 ADC，配置 ADC_CHANNEL_11，较长采样时间，单次转换。
用 BAT_VDIV_RATIO 将原始值换为母线电压 mV（默认与 DlaCart 文档中分压思路一致；必须按你板电阻修改：((R_{\mathrm{上}}+R_{\mathrm{下}})/R_{\mathrm{下}})）。
映射为 0–4（100% / 75% / 50% / 25% / 空）写入屏变量 SCREEN_ADDR_BATTERY。
恢复 ADC_CHANNEL_9（踏板）并重新 HAL_ADC_Start。

请按实际电池串数与分压修改 BAT_VDIV_RATIO 与 BAT_*_MV 阈值。

7. 编译与维护

使用 STM32CubeIDE 或 Debug/ 下 GNU ARM Makefile 编译 DlaBoard_A。
从 Cube 重新生成代码后务必检查：
- MX_CAN1_Init USER 区是否仍包含 滤波器 + HAL_CAN_Start；
- MX_ADC1_Init USER 区是否仍为 连续模式 + IN9 踏板；
- MX_GPIO_Init USER 区是否仍将 PE2/PE3 配为 上拉输入（若原理图为开关接地）；
- 工程是否仍包含全部 Core/Src 源文件（dla_cart_app.c、train_uart.c 等）— Cube 可能覆盖 subdir.mk，需人工合并。
已移除： USART1 上原 ASCII uart_protocol，现统一为 DlaCart 二进制训练/跟随协议。

8. SPI / IMU

现状（2026-06：核对代码）：main.c 已包含 MX_SPI1_Init()（主模式）与 IMU 片选 PA4 （GPIO 初始化末段拉高空闲）。即 SPI 总线与片选硬件路径就绪，但应用层（Core/Src 的 .c/.inc）尚无 IMU 驱动/寄存器读取代码 —— 没有任何 HAL_SPI_TransmitReceive 业务调用。

这直接影响「采集」功能（需求第 7 条：采集 IMU+速度+方向上报 Jetson 做 SLAM）： 采集帧的 IMU 字段当前无数据源。待确认 IMU 型号后补驱动（建议新增 imu_spi.c/h，在主循环定周期读取，填入采集上报帧）。详见 00_集成Review与计划_CN.md §3-6 / §5-Q2。

9. 参考与致谢

协议与行为细节：../DlaCart/docs/DOCUMENTATION.md、../DlaCart/docs/TRAINING_PROTOCOL.md
上游仓库与许可：见 DlaCart 根目录 README.md

10. 英文文档

默认英文说明见同目录 DlaBoard_A_Documentation.md。

DlaBoard_A — 技术说明（中文版） ​

1. 概述 ​

2. 硬件 / 引脚分配 ​

2.1 定时器分频（运行时调整） ​

3. 软件架构 ​

3.1 主流程 ​

3.2 模块一览 ​

3.3 中断（stm32f4xx_it.c） ​

4. 通信协议 ​

4.0 CAN 概览 ​

4.1 Jetson ↔ MCU（USART1） ​

4.2 VGUS 串口屏（USART2） ​

5. 工作模式与档位（澄清） ​

6. ADC ​

6.1 踏板（IN9 / PB1） ​

6.2 电池（IN11 / PC1） ​

7. 编译与维护 ​

8. SPI / IMU ​

9. 参考与致谢 ​

10. 英文文档 ​